多轴机器人的制作方法

1.本公开涉及机器人领域，具体涉及一种多轴机器人。


背景技术：

2.在诸如电子电气行业、家用电器行业、汽车制造业等各个行业中，多轴机器人的应用越来越广泛。为适应生产需求，多轴机器人主要由各种金属的高刚性结构件组成，而且多轴机器人的移动速度较快，在生产过程中出于保护人员人身安全或者出于避免多轴机器人的机体损伤的目的，在多轴机器人的工作过程中，需要避免多轴机器人与人员或者与障碍物发生碰撞。
3.现有技术中，多采用在多轴机器人的工作区域安装摄像头的方式对多轴机器人的周围环境进行监控预警的方式，尽量避免多轴机器人与人员或者障碍物发生碰撞。由于多轴机器人的姿态十分灵活多变，所以为了尽可能全面地覆盖监控区域，根据具体环境安装摄像头的难度大，环境适应度低。


技术实现要素：

4.本公开的一个目的在于提出一种多轴机器人，能够提高多轴机器人的环境适应度。
5.根据本公开实施例的一方面，公开了一种多轴机器人，包括：
6.多个轴组件，每个轴组件能够在电机的驱动下作自转运动；
7.多个轴连接件，每个轴连接件连接至少一个轴组件，所述多个轴组件能够通过自转运动控制所述多个轴连接件的空间运动；
8.多个立体视觉传感器，配合所述多个轴连接件的空间运动在所述多个轴连接件上所设置的所述多个立体视觉传感器的视角覆盖所述多个轴连接件的空间运动范围。
9.根据本公开一示例性的实施例，所述多个立体视觉传感器包括：双目立体视觉传感器，三目立体视觉传感器。
10.根据本公开一示例性的实施例，所述多个立体视觉传感器中各个立体视觉传感器的视角范围为120
°
至170
°
。
11.根据本公开一示例性的实施例，所述多个立体视觉传感器将采集到的图像传输至用于向所述多轴机器人输送控制信号的控制装置。
12.根据本公开一示例性的实施例，所述多个轴组件包括：第一轴组件，第二轴组件，第三轴组件，第四轴组件，第五轴组件，第六轴组件，所述第五轴组件固定所述第六轴组件；
13.所述多个轴连接件包括：
14.固定所述第一轴组件的底座；
15.固定所述第二轴组件的且通过固定于所述第一轴组件与所述底座耦接的驱动臂；
16.通过固定于所述第二轴组件与所述驱动臂耦接的第一臂体；
17.固定所述第三轴组件的且与所述第一臂体螺接的第二臂体；
18.固定所述第四轴组件的且通过固定于所述第三轴组件与所述第二臂体耦接的第三臂体；
19.固定所述第五轴组件的且通过固定于所述第四轴组件与所述第三臂体耦接的第四臂体；
20.通过固定于所述第六轴组件与所述第四臂体耦接的末端组件。
21.根据本公开一示例性的实施例，在所述底座的侧面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，所述第一轴组件的轴体的垂直平面为所述底座的底面。
22.根据本公开一示例性的实施例，在所述驱动臂的横切面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，所述第二臂体与所述第一臂体的空间运动所在平面为所述驱动臂的纵切面。
23.根据本公开一示例性的实施例，在所述第二臂体的纵切面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，所述第二臂体与所述第一臂体的空间运动所在平面为所述第二臂体的纵切面。
24.根据本公开一示例性的实施例，在所述第三臂体的横切面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，所述第三臂体的空间运动所在平面为所述第三臂体的纵切面。
25.根据本公开一示例性的实施例，在所述第四臂体的横切面设置的至少一个立体视觉传感器，其中，所述末端组件与所述第四臂体的耦接平面为所述第四臂体的横切面。
26.本公开实施例中的多轴机器人，在轴组件的自转运动控制下，无论轴连接件如何空间运动，该多轴机器人均不存在视觉盲区，具备充足的环境感知能力；而且由于立体视觉传感器设置于该多轴机器人上，即使当该多轴机器人的工作区域或者工作环境发生改变，也无需重新对立体视觉传感器进行参数标定。本公开实施例提高了多轴机器人的环境适应度。
27.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
28.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
29.通过参考附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
30.图1示出了根据本公开一个实施例的六轴机器人的正视图。
31.图2示出了根据本公开一个实施例的六轴机器人的侧视图。
32.图3示出了根据本公开一个实施例的六轴机器人的后视图。
33.图4示出了根据本公开一个实施例的六轴机器人的仰视图。
34.附图标记说明如下：
35.1-底座支撑脚，2-底座，3-第一轴组件，4-第二轴组件，5-第三轴组件，6-第四轴组件，7-第五轴组件，8-第六轴组件，9-驱动臂，10-第一臂体，11-第二臂体，12-第三臂体，13-第四臂体，14-末端法兰盘，15-第一双目立体视觉传感器，16-第二双目立体视觉传感器，17-第三双目立体视觉传感器，18-第四双目立体视觉传感器，19-第五双目立体视觉传感器，20-第六双目立体视觉传感器，21-第七双目立体视觉传感器，22-第八双目立体视觉传
感器，23-第十双目立体视觉传感器，24-第十二双目立体视觉传感器。
具体实施方式
36.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
37.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
38.本公开提供了一种多轴机器人，该多轴机器人包括多个轴组件，多个轴连接件以及在该多个轴连接件上所设置的多个立体视觉传感器。其中，每个轴组件能够在电机的驱动下作自转运动；每个轴连接件连接至少一个轴组件，该多个轴组件能够通过自转运动控制该多个轴连接件的空间运动；该多个立体视觉传感器配合该多个轴连接件的空间运动在该多个轴连接件上设置，且该多个立体视觉传感器的视角覆盖该多个轴连接件的空间运动范围。
39.具体的，多数轴连接件一般连接两个轴组件，个别轴连接件(例如：多轴机器人的底座)只连接一个轴组件；根据该多个轴连接件的空间运动的具体情况以及立体视觉传感器的视角范围的具体情况，可以在每个轴连接件上都设置至少一个立体视觉传感器，也可以在个别轴连接件上不设置任何立体视觉传感器，只要能够保证所设置的多个立体视觉传感器覆盖该多个轴连接件的空间运动范围即可。
40.由此可见，由于立体视觉传感器是嵌入式地直接设置与多轴机器人中作着空间运动的轴连接件上的，所以无论多轴机器人运动至何种姿态，立体视觉传感器均能随着所处的轴连接件改变当下视角所覆盖的范围，覆盖当下的多轴机器人所能触及的空间范围。
41.本公开实施例中的多轴机器人，在轴组件的自转运动控制下，无论轴连接件如何空间运动，该多轴机器人均不存在视觉盲区，具备充足的环境感知能力；而且由于立体视觉传感器设置于该多轴机器人上，即使当该多轴机器人的工作区域或者工作环境发生改变，也无需重新对立体视觉传感器进行参数标定。本公开实施例提高了多轴机器人的环境适应度。
42.在一实施例中，该多个立体视觉传感器包括：双目立体视觉传感器，三目立体视觉传感器。
43.该实施例中，用于采集具有深度信息的图像的立体视觉传感器可以为双镜头的双目立体视觉传感器，也可以为三镜头的三目立体视觉传感器。其中，相比于三目立体视觉传感器，双目立体视觉传感器对采集到的图像进行算法处理的处理效率更高；相比于双目立体视觉传感器，三目立体视觉传感器所采集到的图像所包含的信息更为丰富。
44.在一实施例中，该多个立体视觉传感器中每个立体视觉传感器的视角范围为120
°
到170
°
。
45.需要说明的是，该实施例只是示例性地展示立体视觉传感器的可选视角范围。根据多轴机器人的轴连接件的具体几何构造(例如：轴连接件的形状、尺寸)可以相应调整所选用的立体视觉传感器的视角范围；同理，在同一个多轴机器人上的每个立体视觉传感器的视角范围并不一定完全一致，也可以根据多轴机器人的轴连接件的具体几何构造相应调整。该实施例不应对本公开的功能和使用范围造成限制。
46.在一实施例中，该多个立体视觉传感器将采集到的图像传输至用于向该多轴机器人输送控制信号的控制装置。
47.该实施例中，控制装置将控制信号输送至多轴机器人以控制该多轴机器人中各个轴组件的自转运动，进而控制该多轴机器人的各个轴连接件的空间运动。设置于轴连接件上的各个立体视觉传感器将采集到的图像传输至该控制装置处，从而该控制装置能够根据这些采集到的图像对该多轴机器人所处的全方位环境进行探测，进而根据探测结果对该多轴机器人进行控制。
48.例如：在机器人工作区域有多个多轴机器人在进行工作，工作区域设置有用于以有线方式分别向每个多轴机器人输送电力以及控制信号的控制柜。每个多轴机器人的多个轴连接件上均设置有覆盖其多个轴连接件的空间运动范围的多个立体视觉传感器。该多个立体视觉传感器在多轴机器人工作期间，定期地(例如：每2秒)采集带有深度信息的图像并将采集到的图像传输至该控制柜。该控制柜根据这些采集到的图像对对应的多轴机器人所处的全方位环境进行探测，探测对应的多轴机器人的活动范围内或者活动范围附近是否有人员的存在、是否有障碍物的存在。若探测到有人员的存在或者障碍物的存在，则控制柜向对应的多轴机器人发送停止运行的控制信号，从而避免对应的多轴机器人触碰到人员或者障碍物。
49.下面参考图1至图4对本公开一实施例中共有六个轴组件的六轴机器人的结构进行详细描述。需要说明的是，图1至图4示出的六轴机器人只是示例性地展示本公开提出的多轴机器人的可能结构，并不代表本公开提出的多轴机器人只能为六轴机器人，也不代表本公开的多轴机器人为六轴机器人时只能为图1至图4所示的具体结构。
50.在一实施例中，该多轴机器人中的多个轴组件包括：第一轴组件，第二轴组件，第三轴组件，第四轴组件，第五轴组件，第六轴组件，该第五轴组件固定该第六轴组件。
51.该多个轴连接件包括：
52.固定该第一轴组件的底座；
53.固定该第二轴组件的且通过固定于该第一轴组件与该底座耦接的驱动臂；
54.通过固定于该第二轴组件与该驱动臂耦接的第一臂体；
55.固定该第三轴组件的且与该第一臂体螺接的第二臂体；
56.固定该第四轴组件的且通过固定于该第三轴组件与该第二臂体耦接的第三臂体；
57.固定该第五轴组件的且通过固定于该第四轴组件与该第三臂体耦接的第四臂体；
58.通过固定于该第六轴组件与该第四臂体耦接的末端组件。
59.参考图1示出的该六轴机器人的正视图、图2示出的该六轴机器人的侧视图、图3示出的该六轴机器人的后视图以及图4示出的该六轴机器人的仰视图，该实施例中的该六轴机器人包括六个轴组件：第一轴组件3，第二轴组件4，第三轴组件5，第四轴组件6，第五轴组
件7，第六轴组件8；包括七个轴连接件：底座2，驱动臂9，第一臂体10，第二臂体11，第三臂体12，第四臂体13，末端法兰盘14。
60.底座2能够通过底座支撑脚1支撑在地面上。
61.底座2与第一轴组件3相连。具体的，底座2将第一轴组件3固定于底座2的上底面。
62.驱动臂9与第一轴组件3以及第二轴组件4相连。具体的，驱动臂9固定于第一轴组件3的轴体上，通过这种方式与底座2耦接；且驱动臂9通过夹持的方式将第二轴组件4固定于两侧臂体之间。
63.第一臂体10与第二轴组件4相连。具体的，第一臂体10的下端固定于第二轴组件4上，通过这种方式与驱动臂9耦接。
64.第二臂体11与第三轴组件5相连。具体的，第二臂体11通过夹持的方式将第三轴组件5固定于一端的两侧臂体之间；且第二臂体11的另一端与第一臂体10的上端螺接。
65.第三臂体12与第三轴组件5以及第四轴组件6相连。具体的，第三臂体12的一端固定于第三轴组件5的轴体上，通过这种方式与第二臂体11耦接；且第三臂体12将第四轴组件6固定于第三臂体12的另一端上。
66.第四臂体13与第四轴组件6以及第五轴组件7相连。具体的，第四臂体13通过夹持的方式将第五轴组件7固定于一端的两侧臂体之间；且第四臂体13的另一端固定于第四轴组件6的轴体上，通过这种方式与第三臂体12耦接。
67.第五轴组件7将第六轴组件8固定在第五轴组件7的轴体上。
68.第六轴组件8将末端法兰盘14固定在第六轴组件8的轴体上，通过这种方式末端法兰盘14与第四臂体13耦接。
69.该实施例中，第一轴组件3通过自转运动，能够控制从驱动臂9到末端法兰盘14的各个组件作为一个整体，在平行于底座2的底面的平面内旋转。
70.第二轴组件4通过自转运动，能够控制从第一臂体10到末端法兰盘14的各个组件作为一个整体，在驱动臂9的两侧臂体夹持得到的平面内，垂直于底座2的底面前后摆动。
71.第三轴组件5通过自转运动，能够控制从第三臂体12到末端法兰盘14的各个组件作为一个整体，在第二臂体12的两侧臂体夹持得到的平面内，垂直于底座2的底面上下摆动。
72.第四轴组件6通过自转运动，能够控制从第四臂体13到末端法兰盘14的各个组件作为一个整体，在平行于第四轴组件6与第三臂体12的耦接面的平面内旋转。
73.第五轴组件7通过自转运动，能够控制第六轴组件8以及末端法兰盘14作为一个整体，在第四臂体13的两侧臂体夹持得到的平面内，垂直于底座2的底面上下摆动。
74.第六轴组件8通过自转运动，能够控制末端法兰盘14在末端法兰盘14与第四臂体13的耦接平面的平行平面内旋转。
75.该实施例中，配合驱动臂9、第一臂体10、第二臂体11、第三臂体12、第四臂体13以及末端法兰盘14的空间运动，可以在底座2、驱动臂9、第一臂体10、第二臂体11、第三臂体12、第四臂体13以及末端法兰盘14上均设置至少一个立体视觉传感器，以使得所设置的多个立体视觉传感器的视角覆盖驱动臂9、第一臂体10、第二臂体11、第三臂体12、第四臂体13以及末端法兰盘14的空间运动范围；根据每个立体视觉传感器的视角范围以及在单独轴连接件上所设置的立体视觉传感器的数量，也可以在个别轴连接件上不设置立体视觉传感
器。
76.在一实施例中，该多轴机器人包括：在底座的侧面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，该第一轴组件的轴体的垂直平面为该底座的底面。
77.该实施例中，第一轴组件固定于底座上。将第一轴组件的轴体的垂直平面作为底座的底面，在底座的侧面设置至少两个立体视觉传感器，从而使得底座上的立体视觉传感器的视角覆盖轴连接件所能触及的底座侧边空间。其中，立体视觉传感器的数量、位置以及视角范围之间可以根据需求灵活设置。
78.优选的，在一实施例中，将底座用来连接控制装置的线缆插口所在平面作为底座的背面，以背面的中线为中轴线进行划分，在底座的左右两个侧面对称地分别设置至少一个立体视觉传感器。
79.进一步优选的，在一实施例中，参考图1以及图3所示，将底座用来连接控制装置的线缆插口所在平面作为底座的背面，以底座的背面的中线为中轴线进行划分，在底座的侧面的中轴线处设置一个第二双目立体视觉传感器16，并在第二双目立体视觉传感器16的两侧对称地分别设置一个第一双目立体视觉传感器15、一个第三双目立体视觉传感器17。通过这种结构，既能够保证轴连接件所能触及的底座侧边空间被双目立体视觉传感器的视角覆盖，也降低了对每个双目立体视觉传感器的视角范围的要求。
80.在一实施例中，该多轴机器人包括：在驱动臂的横切面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，第二臂体与第一臂体的空间运动所在平面为该驱动臂的纵切面。
81.该实施例中，与第二臂体螺接的第一臂体固定于第二轴组件上，第二轴组件固定于驱动臂上。将第二臂体与第一臂体的空间运动所在平面作为驱动臂的纵切面，在驱动臂的横切面设置至少两个立体视觉传感器。从而使得驱动臂上的立体视觉传感器的视角覆盖轴连接件在第二臂体与第一臂体运动所能触及的空间。
82.优选的，在一实施例中，参考图1以及图3所示，第二臂体11与第一臂体在驱动臂9的两侧臂体的夹持下，垂直于底座2的底面前后摆动。将第二臂体11与第一臂体10的前后摆动所在平面作为驱动臂9的纵切面，在驱动臂9的前方的u型横切面的左右两侧分别设置一个第四双目立体视觉传感器18，一个第五双目立体视觉传感器19，在驱动臂9的后方的u型横切面的左右两侧分别设置一个第七双目立体视觉传感器21，一个第八双目立体视觉传感器20。通过这种结构，无论第一臂体10与第二臂体11如何前后摆动，驱动臂9上的双目立体视觉传感器的视角始终能够覆盖第一臂体10与第二臂体11在前后方向上所能够触及的空间。
83.在一实施例中，该多轴机器人包括：在第二臂体的纵切面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，第二臂体与第一臂体的空间运动所在平面为该第二臂体的纵切面。
84.该实施例中，与第二臂体螺接的第一臂体固定于第二轴组件上。将第二臂体与第一臂体的空间运动所在平面作为第二臂体的纵切面，在第二臂体的纵切面设置至少两个立体视觉传感器。从而使得第二臂体上的立体视觉传感器的视角覆盖轴连接件在第二臂体与第一臂体运动方向两侧所能触及的空间。
85.优选的，在一实施例中，参考图2所示，第二臂体11与第一臂体10在驱动臂9的两侧臂体的夹持下，垂直于底座2的底面前后摆动。将第二臂体11与第一臂体10的前后摆动所在平面作为第二臂体11的纵切面，将该前后摆动所在平面作为第二臂体11的纵切面，在第二
臂体11的一侧纵切面设置如图所示的第八双目立体视觉传感器22，并在另一侧对称地设置图中未示出的第九双目立体视觉传感器。通过这种结构，无论第一臂体10与第二臂体11如何前后摆动，第二臂体11上的双目立体视觉传感器的视角始终能够覆盖第一臂体10与第二臂体11在左右方向上所能够触及的空间。
86.可以理解的，由于第一臂体10与第二臂体11螺接，二者的运动方式基本一致，因此，还可以进一步在第一臂体10上也设置立体视觉传感器，从而进一步保证视角对第一臂体10与第二臂体11在左右方向上所能够触及的空间的覆盖。
87.在一实施例中，该多轴机器人包括：在第三臂体的横切面设置的至少两个立体视觉传感器，其中，该第三臂体的空间运动所在平面为该第三臂体的纵切面。
88.该实施例中，第三臂体固定于第三轴组件上。将第三臂体的空间运动所在平面作为该第三臂体的纵切面，在该第三臂体的横切面设置至少两个立体视觉传感器，从而使得第三臂体上的立体视觉传感器的视角覆盖轴连接件在第三臂体运动方向所能触及的空间。
89.优选的，在一实施例中，参考图4所示，第三臂体12在第二臂体11的两侧臂体的夹持下能够垂直于底座2的底面上下摆动。将第三臂体12的上下摆动所在平面作为第三臂体的纵切面，在第三臂体12的上侧横切面设置如图所示的第十双目立体视觉传感器23，在第三臂体12的下侧横切面设置图中未示出的第十一双目立体视觉传感器。通过这种结构，无论第三臂体12如何上下摆动，第三臂体12上的双目立体视觉传感器的视角始终能够覆盖第三臂体12在上下方向上所能够触及的空间。
90.在一实施例中，该多轴机器人包括：在第四臂体的横切面设置的至少一个立体视觉传感器，其中，末端组件与第四臂体的耦接平面为该第四臂体的横切面。
91.该实施例中，第五轴组件固定于第四臂体上，第六轴组件固定于第五轴组件上，从而末端组件通过固定于第六轴组件与第四臂体耦接。将末端组件与第四臂体的耦接平面作为第四臂体的横切面，在该第四臂体的横切面上设置至少一个立体视觉传感器，从而使得第四臂体上的立体视觉传感器的视角覆盖轴连接件在末端组件的前方所能触及的空间。
92.优选的，在一实施例中，参考图1以及图2所示，末端法兰盘14能够在于第四臂体13的耦接平面内旋转，将该耦接平面作为第四臂体13的横切面，在第四臂体13的横切面设置一个第十二双目立体视觉传感器24。通过这种结构，无论末端法兰盘14如何前后伸缩，第四臂体13上的双目立体视觉传感器的视角始终能够覆盖末端法兰盘14在前方所能触及的空间。
93.通过参考图1至图4的实施例描述，可见，本公开提供的多轴机器人，只要在出厂之初对其上所嵌入的每个立体视觉传感器进行一次的参数标定，无论后续使用中其处于何种工作环境，均无需对其上面的立体视觉传感器重新进行参数标定，其上面的立体视觉传感器完全可以全方位覆盖其空间运动范围。
94.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。